레이저 이득 매질의 주요 특성

레이저 이득 매체의 주요 특징은 무엇입니까?

레이저 이득 매질(laser gain medium)은 레이저 작동 물질(laser working matter)이라고도 하며, 입자 밀도 반전을 달성하고 유도 복사선을 생성하여 광 증폭을 달성하는 데 사용되는 물질 시스템을 말합니다. 레이저의 핵심 구성 요소로, 많은 원자나 분자를 포함하고 있으며, 이러한 원자나 분자는 외부 에너지의 여기(excitation)를 받아 여기 상태로 전이될 수 있으며, 여기된 복사선을 통해 광자가 방출되어레이저 빛레이저 이득 매질은 고체, 액체, 기체 또는 반도체 물질일 수 있습니다.
고체 레이저에서 일반적으로 사용되는 이득 매질은 희토류 이온이나 전이 금속 이온으로 도핑된 결정, 예를 들어 Nd:YAG 결정, Nd:YVO4 결정 등입니다. 액체 레이저에서는 유기 염료가 이득 매질로 자주 사용됩니다. 기체 레이저는 기체를 이득 매질로 사용하는데, 이산화탄소 레이저에서는 이산화탄소 가스를, 헬륨-네온 레이저에서는 헬륨과 네온 가스를 사용합니다.반도체 레이저갈륨비소(GaAs)와 같은 반도체 재료를 이득매질로 사용합니다.
레이저 이득 매질의 주요 특징은 다음과 같습니다.
에너지 준위 구조: 이득 매질 내의 원자 또는 분자는 외부 에너지의 여기 하에서 밀도 반전을 달성하기 위해 적절한 에너지 준위 구조를 가져야 합니다. 이는 일반적으로 높은 에너지 준위와 낮은 에너지 준위 간의 에너지 차이가 ​​특정 파장의 광자 에너지와 일치해야 함을 의미합니다.

전이 특성: 들뜬 상태의 원자 또는 분자는 들뜬 복사선에서 결맞는 광자를 방출하기 위해 안정적인 전이 특성을 가져야 합니다. 이를 위해서는 이득 매질이 높은 양자 효율과 낮은 손실을 가져야 합니다.
열 안정성 및 기계적 강도: 실제 응용 분야에서 이득 매질은 고출력 펌프 광과 레이저 출력을 견뎌야 하므로 우수한 열 안정성과 기계적 강도가 필요합니다.
광학 품질: 이득 매질의 광학 품질은 레이저 성능에 매우 중요합니다. 레이저 빔의 품질과 안정성을 보장하기 위해서는 높은 광 투과율과 낮은 산란 손실이 필요합니다. 레이저 이득 매질의 선택은 레이저 응용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다.원자 램프, 작동 파장, 출력 전력 및 기타 요인들을 고려합니다. 이득 매질의 재료와 구조를 최적화함으로써 레이저의 성능과 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.